CN106440599A - 一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统，所述的液冷温控系统包括用于冷却发热设备的内循环系统，并列地连接所述内循环系统的第一换热器和第二换热器，以及用于冷却内循环系统中的液体冷却剂并可以独立运行的第一外循环系统和第二外循环系统；所述第一外循环系统包括冷却塔，第二外循环系统包括干冷器；环境温度为高温或低温时分别运行第一外循环系统和第二外循环系统。本发明扩宽了液冷温控系统应用环境温度范围，并实现液冷温控系统在不同环境温度下都能充分利用自然冷源冷却发热设备；同时，液冷温控系统在低温环境下运行时不仅大幅节约了水、电等资源，而且解决了冷却塔防冻问题，即降低了所述液冷温控系统的运行、维护成本。

Description

一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统
技术领域
本发明涉及设备散热领域，特别涉及一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统。
背景技术
液体冷却技术包括直接冷却和间接冷却，而直接液体冷却存在热滞后引起的热激波现象以及系统维护不便等原因，所以逐步被间接液体冷却所取代。间接液体冷却法是指液体冷却剂不直接与发热设备接触，而是通过液冷温控系统将热量散出，即通过液冷型热管散热器将热量从内部导出，再经过冷板传递给液体冷却剂，液体冷却剂通过内循环系统从热源带走热量，再经换热器将热量通过外循环系统散出。
目前，液冷温控系统外循环散热系通常仅采用冷却塔进行自然冷却，不适合低温寒冷地区或者季节，因为低温环境下运行冷却塔通常需要采用电加热等防冻措施，大大增加了系统功耗，此外，冬季和夏季连续运行冷却塔也会导致冷却塔检修维护频率增加，即增加了系统运行的维护成本。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统，旨在实现液冷温控系统在不同环境温度下都能充分利用自然冷源冷却发热设备，并降低运行、维护成本。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统，包括用于冷却发热设备的内循环系统，并列地连接所述内循环系统的第一换热器和第二换热器，以及用于冷却内循环系统中的液体冷却剂并可以独立运行的第一外循环系统和第二外循环系统；所述第一外循环系统包括冷却塔，以及连接冷却塔出口和第一换热器入口的第一循环泵，所述第一换热器的出口连接冷却塔的入口；所述第二外循环系统包括干冷器，以及连接干冷器出口和第二换热器入口的第二循环泵，所述第二换热器的出口连接干冷器的入口。
所述的液冷温控系统中，所述第一外循环系统还包括用于给冷却塔补水的冷却塔水箱，用于储水的地下水箱，以及补水泵；所述冷却塔水箱的出口连接冷却塔的入口，所述地下水箱通过补水泵连接冷却塔，所述冷却塔与地下水箱通过管道相互连接。
所述的液冷温控系统中，所述第一外循环泵的出口设有与第一换热器并联连接的第一旁通电动阀，所述第二外循环泵的出口设有与第二换热器并联连接的第二旁通电动阀。
所述的液冷温控系统中，所述内循环系统包括连接发热设备的一端的内循环泵；所述第一换热器与内循环系统连接的进口和出口处分别设置有第一电动阀和第二电动阀，所述第二换热器与内循环系统连接的进口和出口处设置有第三电动阀和第四电动阀；所述第一电动阀和第三电动阀通过管道并联地连接内循环泵的出口；所述第二电动阀和第四电动阀通过管道并联地连接发热设备的另一端。
所述的液冷温控系统中，所述液冷温控系统还包括用于检测环境温度的第一温度传感器，以及用于检测内循环系统中的液体冷却剂的温度的第二温度传感器；所述第二温度传感器设置于第二电动阀和第四电动阀并联之后的管道上。
所述的液冷温控系统中，所述液冷温控系统还包括用于控制所述液冷温控系统运行的控制器，所述冷却塔包括设置于冷却塔顶部的风机；所述第一温度传感器、第二温度控制器、内循环泵、第一外循环泵、第二外循环泵、风机、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、第一旁通电动阀、第二旁通电动阀分别与所述控制器连接。
所述的液冷温控系统中，所述的第一换热器和第二换热器均为板式换热器。
有益效果：
本发明提供了一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统，所述的液冷温控系统包括用于冷却发热设备的内循环系统，并列地连接所述内循环系统的第一换热器和第二换热器，以及用于冷却内循环系统中的液体冷却剂并可以独立运行的第一外循环系统和第二外循环系统；所述第一外循环系统包括冷却塔，第二外循环系统包括干冷器；环境温度为高温或低温时分别运行第一外循环系统和第二外循环系统，扩宽了液冷温控系统应用环境温度范围，并实现液冷温控系统在不同环境温度下都能充分利用自然冷源冷却发热设备；同时，液冷温控系统在低温环境下运行时不仅大幅节约了水、电等资源，而且解决了冷却塔防冻问题，即降低了所述液冷温控系统的运行、维护成本。
附图说明
图1为本发明提供的液冷温控系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统。为了便于阐述，将系统中产生热量并需要进行散热冷却处理的设备称为发热设备。
所述的液冷温控系统包括用于冷却发热设备106的内循环系统，并列地连接所述内循环系统的第一换热器21和第二换热器22，以及用于冷却内循环系统中的液体冷却剂并可以独立运行的的第一外循环系统和第二外循环系统；所述第一外循环系统包括冷却塔201，以及连接冷却塔出口和第一换热器入口的第一循环泵202，所述第一换热器21的出口连接冷却塔201的入口；所述第二外循环系统包括干冷器301，以及连接干冷器301出口和第二换热器22入口的第二循环泵302，所述第二换热器22的出口连接干冷器301的入口。
具体地，所述内循环系统中的液体冷却剂将发热设备的热量带走，并进入第一换热器或者第二换热器进行换热。当环境温度为高温时，第二外循环系统关闭，第一外循环系统正常运行，第一外循环泵将冷却塔中的循环水输送至第一换热器中冷却内循环系统中的液体冷却剂，第一外循环中的冷却液经过换热器后温度升高，进一步输送至冷却塔中进行自然冷却，由于冷却塔散热能力大，满足第一外循环系统中的循环水以较大流量进行循环，从而有效带走内循环系统中的冷却剂的热量，即最终实现对发热设备的自然散热冷却；反之，当环境为低温时，此时并不需要运行具有较大处理能力的冷却塔，因此第一外循环系统关闭，第二外循环系统正常运行，第二外循环泵将干冷器中的载冷剂输送至第二换热器中冷却内循环系统中液体冷却剂，第二外循环中的冷却液经过换热器后温度升高，进一步输送至干冷器进行自然冷却，因此扩宽了液冷温控系统应用环境温度范围，并实现液冷温控系统在不同环境温度下都能充分利用自然冷源冷却发热设备；同时避免了因运行冷却塔而消耗大量工程用水，及采用电加热器等防冻措施而消耗电能，并且降低了冷却塔的检修、维护频率，即降低了所述液冷温控系统的运行、维护成本。
进一步的，所述的液冷温控系统中，所述第一外循环系统还包括用于给冷却塔201补水的冷却塔水箱204，用于储水的地下水箱205，以及补水泵206；所述冷却塔水箱204的出口连接冷却塔201的入口，所述地下水箱205通过补水泵206连接冷却塔，所述冷却塔201与地下水箱205通过管道连接。通过上述冷却水塔水箱204对冷却塔201进行实时补水，保证了冷却水塔201的连续运行，提高了液冷温控系统的可靠性。所述地下水箱205用于第一外循环系统在低温环境下长时间停用时储水，有效避免了冷却塔204发生冻结以及防止循环管路冻裂。实际应用中，冷却塔水箱与冷却塔之间设置有阀门，补水泵出口与冷却塔之间设置有阀门，冷却塔侧壁底部与地下水箱侧壁底部连接管路中也设置有阀门。
进一步的，所述的液冷温控系统中，所述第一外循环泵202的出口设有与第一换热器21并联连接的第一旁通电动阀203，所述第二外循环泵302的出口设有与第二换热器22并联连接的第二旁通电动阀303。当第一外循环系统运行时，通过调节第一旁通电动阀的开度，从而控制实际经过第一换热器的循环水流量，保证发热设备的自然散热冷却得到稳定的控制。上述第二旁通电动阀的作用于第一旁通电动阀同理，此处不再赘述。
进一步的，所述的液冷温控系统中，所述内循环系统包括连接发热设备106的一端的内循环泵105；所述第一换热器21与内循环系统连接的进口和出口处分别设置有第一电动阀101和第二电动阀102，所述第二换热器22与内循环系统连接的进口和出口处设置有第三电动阀103和第四电动阀104；所述第一电动阀101和第三电动阀103通过管道并联地连接内循环泵105的出口；所述第二电动阀102和第四电动阀104通过管道并联地连接发热设备106的另一端。具体地，当运行第一外循环系统时，第三电动阀和第四电动阀关闭，而第一电动阀和第二电动阀打开，内循环系统中的冷却剂与发热设备进行换热后被内循环泵抽送至第一换热器与第一外循环中的循环水换热，所述冷却剂经冷却后从第一换热器输出并重新与发热设备换热，形成工作循环。反之，当运行第二外循环系统时，第一电动阀和第二电动阀关闭，而第三电动阀和第四电动阀打开，此处不再赘述所述冷却剂的工作循环过程。
进一步的，所述的液冷温控系统中，所述液冷温控系统还包括用于检测环境温度的第一温度传感器（图中未示出），通过以第一温度传感器的检测结果判定运行第一外循环系统或者第二外循环系统，提高了系统运行的精确性；所述液冷温控系统还包括用于检测内循环系统中的液体冷却剂的温度的第二温度传感器107；所述第二温度传感器107设置于第二电动阀102和第四电动阀104并联之后的管道上，根据第二温度传感器的实时检测结果适当调节第一旁通电动阀203或第二旁通电动阀303的开度，保证了内循环系统中冷却剂的温度处于一定范围，进而稳定地控制发热设备的自然散热冷却。
进一步的，所述的液冷温控系统中，所述液冷温控系统还包括用于控制所述液冷温控系统运行的控制器（图中未示出），所述冷却塔201包括设置于冷却塔顶部的风机（图中未示出）；所述第一温度传感器、第二温度控制器107、内循环泵105、第一外循环泵202、第二外循环泵302、风机、第一电动阀101、第二电动阀102、第三电动阀103、第四电动阀104、第一旁通电动阀302、第二旁通电动阀303分别与所述控制器连接，从而实现了所述温控系统的自动化控制。第一温度传感器将检测结果反馈至控制器，控制器将接收到的检测结果与预设的温度值进行比较，如果判定环境温度高温，则发送指令控制第一外循环泵202、风机、第一电动阀101及第二电动阀102开启，并发送指令控制第二外循环泵302、第三电动阀103及第四电动阀104关闭。反之如果判定环境温度低温，则发送指令控制第一外循环泵202、风机、第一电动阀101及第二电动阀102关闭，并发送指令控制第二外循环泵302、第三电动阀103及第四电动阀104开启。此外，第二温度传感器107将检测结果反馈至控制器，控制器根据接收到的检测实时调节第一旁通电动阀203或第二旁通电动阀303的开度，从而实时控制内循环系统中冷却液经第一换热器或第二换热器后的温度。
进一步的，所述的液冷温控系统中，所述的第一换热器和第二换热器均为板式换热器。由于板式换热器具有较大的换热系数，提高了内循环冷却液与第一外循环系统中的冷却液或第二外循环系统中的载冷剂的换热效果。
综上所述，本发明所提供的液冷温控系统包括用于冷却发热设备的内循环系统，并列地连接所述内循环系统的第一换热器和第二换热器，以及用于冷却内循环系统中的液体冷却剂并可以独立运行的的第一外循环系统和第二外循环系统；所述第一外循环系统包括冷却塔，第二外循环系统包括干冷器；环境温度为高温或低温时分别运行第一外循环系统和第二外循环系统，通过本发明扩宽了液冷温控系统应用环境温度范围，并实现液冷温控系统在不同环境温度下都能充分利用自然冷源冷却发热设备；同时，液冷温控系统在低温环境下运行时不仅大幅节约了水、电等资源，而且解决了冷却塔的防冻问题，即降低了所述液冷温控系统的运行、维护成本。通过所述冷却水箱对冷却塔进行实时补水，保证了冷却塔的连续运行，提高了液冷温控系统的可靠性。通过地下水箱进行储水，有效避免了低温环境下冷却塔发生冻结以及防止循环管路冻裂。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种可实现宽温区自然冷却的液冷温控系统，其特征在于，包括用于冷却发热设备的内循环系统，并列地连接所述内循环系统的第一换热器和第二换热器，以及用于冷却内循环系统中的液体冷却剂并可以独立运行的第一外循环系统和第二外循环系统；所述第一外循环系统包括冷却塔，以及连接冷却塔出口和第一换热器入口的第一循环泵，所述第一换热器的出口连接冷却塔的入口；所述第二外循环系统包括干冷器，以及连接干冷器出口和第二换热器入口的第二循环泵，所述第二换热器的出口连接干冷器的入口。
2.根据权利要求1所述的液冷温控系统，其特征在于，所述第一外循环系统还包括用于给冷却塔补水的冷却塔水箱，用于储水的地下水箱，以及补水泵；所述冷却塔水箱的出口连接冷却塔的入口，所述地下水箱通过补水泵连接冷却塔，所述冷却塔与地下水箱通过管道相互连接。
3.根据权利要求2所述的液冷温控系统，其特征在于，所述第一外循环泵的出口设有与第一换热器并联连接的第一旁通电动阀，所述第二外循环泵的出口设有与第二换热器并联连接的第二旁通电动阀。
4.根据权利要求3所述的液冷温控系统，其特征在于，所述内循环系统包括连接发热设备的一端的内循环泵；所述第一换热器与内循环系统连接的进口和出口处分别设置有第一电动阀和第二电动阀，所述第二换热器与内循环系统连接的进口和出口处设置有第三电动阀和第四电动阀；所述第一电动阀和第三电动阀通过管道并联地连接内循环泵的出口；所述第二电动阀和第四电动阀通过管道并联地连接发热设备的另一端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的液冷温控系统，其特征在于，所述液冷温控系统还包括用于检测环境温度的第一温度传感器，以及用于检测内循环系统中的液体冷却剂的温度的第二温度传感器；所述第二温度传感器设置于第二电动阀和第四电动阀并联之后的管道上。
6.根据权利要求5所述的液冷温控系统，其特征在于，所述液冷温控系统还包括用于控制所述液冷温控系统运行的控制器，所述冷却塔包括设置于冷却塔顶部的风机；所述第一温度传感器、第二温度控制器、内循环泵、第一外循环泵、第二外循环泵、风机、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、第一旁通电动阀、第二旁通电动阀分别与所述控制器连接。
7.根据权利要求6所述的液冷温控系统，其特征在于，所述的第一换热器和第二换热器均为板式换热器。
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